Schwarze Löcher sind dunkle Flecken im Gewebe der Raumzeit, unglaublich dichte Singularitäten mit einer so starken Schwerkraft, dass nichts ihren Fängen entkommen kann. Sie verbringen ihre Zeit damit, eine Sache zu tun: Materie zu verschlingen. Gehen Sie nah genug an ein Schwarzes Loch heran, und Sie sind kosmische Spaghetti, in Stücke gestreckt, nach innen gesaugt, um niemals zurückzukehren. Einfach und unkompliziert, oder?
Aber wie sich herausstellt, sind Schwarze Löcher mehr als nur kosmische Staubsauger. Im Jahr 2019 spähten Physiker in die unergründliche Dunkelheit und machten das erste Bild eines Schwarzen Lochs. Sie lernten auch mehr darüber, wie diese bizarren und unersättlichen Bestien funktionieren. Von ihrer Neigung, Haare zu gewinnen und zu verlieren, bis zu ihren mysteriösen Innereien, wohin sie führen könnten, hier sind 14 neue Dinge, die wir 2019 über Schwarze Löcher gelernt haben.
Ein unvergessliches Bild
Nach Jahren der Vorfreude war es hier! Wissenschaftler machten 2019 ein absolut unvergessliches Bild des Schwarzen Lochs M87 im Herzen der etwa 53 Millionen Lichtjahre entfernten Galaxie Jungfrau A. Die allererste Nahaufnahme der Singularität, die von einem Netzwerk von Teleskopen auf der ganzen Welt aufgenommen wurde, das als Event Horizon Telescope bekannt ist, sieht aus wie ein körniger, winziger Fleck, der von einem verschwommenen orangefarbenen Ring umgeben ist. Aber dieses kleine, pixelige Bild ist tatsächlich ein Schwarzes Loch, so groß wie das Sonnensystem und 6,5 Milliarden Mal so groß wie die Masse unserer Sonne.
Das feurig-orangefarbene Leuchten, das sein schwarzes Herz umgibt, grenzt seinen Ereignishorizont ab, den Ring der Materie, der kurz vor dem Einfallen um ein Schwarzes Loch wirbelt. Wenn es mit hoher Geschwindigkeit an anderer Materie reibt, erzeugt es Energie und leuchtet, um eine Akkretionsscheibe zu bilden - daher der orange Ring.
Schwarze Löcher wachsen Haare, dann wieder kahl
In diesem Jahr haben wir erfahren, dass Schwarze Löcher Haare haben, aber meistens sind sie so kahl wie Spielbälle. Was bedeutet das genau? Historisch gesehen glaubten Physiker, Singularitäten seien kahl oder ohne Merkmale, was bedeutet, dass sie nur drei Eigenschaften hatten: Masse, Drehimpuls und elektrische Ladung. Alles, was diese himmlischen Pac-Mans im Laufe ihres Lebens konsumierten, war hinter dem Ereignishorizont verborgen, und später konnten keine Informationen über die Essgewohnheiten eines Schwarzen Lochs abgerufen werden.
Aber im Jahr 2016 veröffentlichte der verstorbene Physiker Stephen Hawking zusammen mit anderen ein Papier, in dem vorgeschlagen wurde, dass Schwarze Löcher "Haare" oder charakteristische Merkmale haben. Diese Haare waren subtile Verschiebungen im Ereignishorizont sowie im Cauchy-Horizont - dem Punkt, an dem Ursache und Wirkung umdrehen -, die schwarze Löcher voneinander unterscheidbar machen würden. Zumindest, wie eine Studie aus dem Jahr 2018 behauptete, war dies bei sogenannten "extremen" Schwarzen Löchern oder solchen mit maximaler elektrischer Ladung der Fall. Anfang dieses Jahres stellten Physiker fest, dass auch die nicht so extremen - diejenigen, die sich mit nahezu maximaler Geschwindigkeit, aber ohne Ladung drehen, oder diejenigen mit einer maximal möglichen Ladung, aber ohne Rotation - möglicherweise auch Haare haben.
Aber wie sich herausstellt, sprießen aus schwarzen Löchern flüchtig ein paar Büschel wuscheliger "Haare", die sie schließlich alle verlieren, berichtete Live Science zu der Zeit.
Im Moment ist die Frage, ob Schwarze Löcher eher Mr. T oder Heather Locklear ähneln, reine Spekulation. Der weltweit größte Gravitationswellendetektor könnte jedoch bald Beweise finden, die eine Theorie gegenüber einer anderen stützen, sagen Experten.
Unglaublich großes schwarzes Loch
Im November sagten Wissenschaftler, sie hätten ein 15.000 Lichtjahre entferntes Schwarzes Loch gefunden, das so massiv war, dass es nicht existieren sollte. Sie vermuteten seine Existenz, nachdem sie einen Stern entdeckt hatten, der ungefähr achtmal so massereich war wie unsere Sonne, die eine Region dunklen, leeren Raums zu umkreisen schien. Basierend darauf, wie sehr dieser Stern wackelte, berechneten sie, dass der Stern wahrscheinlich ein Schwarzes Loch umkreiste, das 70-mal so groß war wie die Masse unserer Sonne. Zuvor dachten Wissenschaftler, dass stellare Schwarze Löcher oder solche, die sich nach dem Zusammenbruch eines massiven Sterns bilden, eine Masse haben könnten, die nicht mehr als das 30-fache unserer Sonne beträgt - zumindest in Galaxien mit einer ähnlichen chemischen Zusammensetzung wie wir.
"Diese Entdeckung zwingt uns, unsere Modelle der Bildung von Schwarzen Löchern mit Sternmasse erneut zu untersuchen", sagte der Direktor des Laserinterferometer-Gravitationswellenobservatoriums (LIGO) und Professor David Reitze von der Universität von Florida, der nicht an der Studie beteiligt war Aussage zu der Zeit.
Über dieses unmögliche Schwarze Loch ...
Leider halten Befunde, die den Gesetzen der Physik zu widersprechen scheinen, die meiste Zeit nicht stand. Dieses schwarze Loch, das unglaublich groß wurde, war laut einigen im Dezember in der arXiv-Datenbank veröffentlichten Artikeln wahrscheinlich doch unmöglich.
Das unglaublich große Schwarze Loch war wahrscheinlich nur ein normales Schwarzes Loch, und das Forschungsteam, das die Zahlen anfangs zusammenfasste, machte einfach einen Fehler bei der Interpretation der Lichtemissionen, die vom Binärsystem Schwarzes Loch / Stern ausgehen. Indem die Forscher das Licht des Begleitsterns mit den schwachen Emissionen, die von der Akkretionsscheibe des Schwarzen Lochs kommen würden, oder dem Ring der Materie, der seinen Mund umkreist, durcheinander brachten, hatten sie die Masse des Schwarzen Lochs um mindestens das Doppelte überschätzt, wie die auf arXiv veröffentlichten Studien ergaben .
Schwarze Löcher als galaktische Lebensspender
Schwarze Löcher sind die Superschurken in der epischen Geschichte des Universums. Sie töten wahllos. Und nichts in Reichweite ist vor ihnen sicher.
Aber diese steinernen kosmischen Mörder können noch mehr beinhalten. Schwarze Löcher können tatsächlich die Motoren des Lebens für Galaxien sein. Laut einer November-Studie senden Schwarze Löcher in ihrem Essrausch auch Blasen von sengend heißem, turbulentem Gas durch den Kosmos. Dieses heiße Plasma könnte Galaxien am Leben erhalten, die sich sonst abkühlen und absterben würden, so die Studie. Eine andere im Mai veröffentlichte Studie ergab, dass die von Schwarzen Löchern emittierte Strahlung außerirdisches Leben antreiben kann - solange sie in einer Goldlöckchen-Zone existiert, die nicht zu weit und nicht zu nahe am Zentrum der Galaxie liegt. Während diese Schwarzen Löcher sich ernähren, können ihre Strahlung und ihr Licht die Photosynthese antreiben und die Bildung der biomolekularen Bausteine des Lebens erleichtern, so die Studie.
Schwarze Löcher dürfen überhaupt keine Schwarzen Löcher sein
Oder vielleicht werden schwarze Löcher einfach missverstanden. Wie größtenteils missverstanden. Eine wilde Theorie, die in diesem Sommer von einem Mathematiker und einem Physiker vorgeschlagen wurde, legt nahe, dass Schwarze Löcher, wie wir sie kennen, möglicherweise nicht existieren.
Nach Einstein sind Schwarze Löcher unendlich kleine, unendlich dichte Flecken, die als Singularität bekannt sind und in denen die Mathematik der allgemeinen Relativitätstheorie zusammenbricht. Laut der neuen Forschung kann jedoch eine übliche mathematische Vereinfachung, die zur Analyse der Relativitätstheorie verwendet wird, einen Fehler aufweisen. Infolgedessen sind Schwarze Löcher möglicherweise überhaupt keine Singularitäten. Stattdessen können sie mit dunkler Energie gefüllte Raumtaschen sein. Und das könnte einige überraschende Ergebnisse des weltweit größten Gravitationswellenjägers erklären.
Mini schwarze Löcher existieren
Schwarze Löcher können sicherlich groß sein, aber können sie auch winzig sein? Es stellt sich heraus, dass kleine Schwarze Löcher, etwa halb so groß wie die bekannten, im Weltraum existieren könnten. Die meisten Schwarzen Löcher mit normaler Masse sind etwa fünf- bis sechsmal so groß wie unsere Sonnenmasse.
Im November fanden Astronomen, die am Rande der etwa 10.000 Lichtjahre entfernten Milchstraße spähten, schwache Hinweise auf ein Schwarzes Loch, das etwa 3,3-mal so massereich war wie die Sonne. Das ist viel zu groß, um ein Neutronenstern zu sein, aber kleiner als jedes bekannte Schwarze Loch. Solche schwarzen Löcher wurden vorhergesagt, waren aber noch nie zuvor entdeckt worden.
Das Schwarze Loch der Milchstraße hat eine Fackel
Apropos Milchstraße: Das supermassereiche Schwarze Loch in unserer Heimatgalaxie hat etwas sehr Seltsames vor. Normalerweise leuchtet die Akkretionsscheibe eines Schwarzen Lochs mehr, wenn sie aktiver ist, weil mehr Materie aneinander reibt und Reibung erzeugt. Im Mai war alles ruhig für das zentrale Schwarze Loch der Milchstraße, Schütze A *.
Dann bemerkten die Astronomen ein seltsames Aufflackern, wobei das Schwarze Loch leuchtete, das die hellsten Astronomen je gesehen hatten, zumindest im Infrarotspektrum.
Es ist nicht klar, was diese seltsame Fackel ist, aber Wissenschaftler glauben, dass die Fackel verursacht wurde, als sich ein staubiger Gegenstand oder Stern mit Schütze A * gründlich rasierte.
Die größten schwarzen Löcher bildeten sich im Handumdrehen
Massive Himmelsobjekte wie Schütze A * scheinen ewig gedauert zu haben, aber es stellt sich heraus, dass sich die größten schwarzen Löcher im Universum kosmisch gesehen wahrscheinlich im Handumdrehen gebildet haben.
Eine im Juni veröffentlichte Studie deutete darauf hin, dass sich in den ersten 800 Millionen Jahren der Geschichte des Universums supermassereiche Schwarze Löcher gebildet haben könnten - und alles, was dazu nötig gewesen wäre, war eine große Gaswolke. Wenn sich Gaswolken ansammelten und gravitativ gebunden wurden, wären sie unter ihrem eigenen Gewicht zusammengebrochen und hätten ein kleines Schwarzes Loch gebildet, ohne dass ein Stern in die Supernova gehen müsste. Diese sogenannten "direkt zusammenbrechenden Schwarzen Löcher" hätten dann die Materie in rasendem Tempo weiter angesaugt und sich in nur 150 Millionen Jahren um das 10.000-fache vergrößert.
Zu diesem Zeitpunkt hörten sie einfach auf und ließen die supermassiven Schwarzen Löcher zurück, die heute unser Universum prägen.
UFOs fliegen aus schwarzen Löchern
Was ist seltsamer als ein Schwarzes Loch? Ein UFO fliegt aus einem heraus. In diesem Fall steht UFO jedoch für ultraschnellen Abfluss und es ist ein heißer Wind, der aus der Akkretionsscheibe eines Schwarzen Lochs zu strömen scheint.
Eine im August veröffentlichte Studie ergab, dass diese UFOs möglicherweise erklären, warum der Raum in der Nähe des Herzens von Galaxien relativ wenig Materie enthält. UFOs von supermassiven Schwarzen Löchern in galaktischen Zentren können wie Schneepflüge wirken und die gesamte zusätzliche Materie in unmittelbarer Nähe eines Schwarzen Lochs weiter von seiner Peripherie entfernen, so die Studie.
Planet 9 kann tatsächlich ein Schwarzes Loch sein
Apropos nicht identifizierte Objekte: Das mysteriöse Himmelsobjekt in unserem Sonnensystem, bekannt als Planet 9, kann tatsächlich ein Schwarzes Loch von der Größe einer Grapefruit sein.
Es gibt einige seltsame Objekte weit hinter Neptun, die sich so verhalten, als würden sie von der Schwerkraft eines nahe gelegenen Objekts beherrscht, das wir nicht sehen können. Sie kreisen von den anderen acht Planeten weg und scheinen in einer anderen Ebene ausgerichtet zu sein.
Einige Theoretiker haben Berechnungen durchgeführt und sind zu dem Schluss gekommen, dass es da draußen einen Planeten gibt - mit einer wackeligen Umlaufbahn -, der etwa das 10- bis 20-fache der Masse der Erde beträgt. In einer im Oktober veröffentlichten Studie stellten andere Wissenschaftler, die eine getrennte Zahlenkalkulation durchgeführt hatten, fest, dass ein winziges ursprüngliches Schwarzes Loch, etwa so groß wie eine Grapefruit, auch das seltsame Verhalten dieser transneptunischen Objekte erklären könnte.
Das Senden von Nachrichten durch ein Schwarzes Loch würde es verdunsten lassen
Schwarze Löcher könnten Wurmlöcher in einem alternativen Universum sein. Aber versuchen Sie nicht, jemandem in diesem außerirdischen Universum eine Nachricht durch das Wurmloch zu senden.
Im August stellten Wissenschaftler fest, dass das Senden einer winzigen Nachricht durch ein Schwarzes Loch das Schwarze Loch verändern und es verdunsten lassen würde. Die erste Nachricht, die durch das Wurmloch gesendet wird, würde das empfangende Schwarze Loch um 30% verkleinern, und jede nachfolgende Nachricht würde das Schwarze Loch weiter verkleinern - und dabei immer weniger Informationen enthalten. Nach nur einer Handvoll Übertragungen würde die Nachricht keine Informationen enthalten und das empfangende Schwarze Loch würde verschwinden.
Außerirdische könnten Laser auf Schwarze Löcher schießen
Bank! Bank! Bank! Schwarze Löcher ernähren sich möglicherweise nicht nur von fremden Welten. Sie können auch Außerirdischen erlauben, durch die Galaxie zu navigieren. Durch das Schießen von Lasern auf Schwarze Löcher könnten fortgeschrittene Außerirdische Photonen oder Lichtteilchen um die Schwerkraftbohrungen herum umgeben, die Schwarze Löcher umgeben. Diese Photonen würden umkreisen und zum Empfänger zurückkehren, aber dabei würden sie einen Teil des Impulses des Schwarzen Lochs verbrauchen und ihn in Energie umwandeln. Als das Photon zurückkehrte, konnten die Außerirdischen diese Energie in Impuls umwandeln, um ihre Bewegung durch die Galaxie anzutreiben, und der Vorgang konnte immer wieder wiederholt werden.
Wir können Sie möglicherweise aus einem Schwarzen Loch retten
Wenn Sie am Ereignishorizont eines Schwarzen Lochs vorbeizoomen, verlangsamt sich die Zeit, Sie strecken sich wie Spaghetti aus und werden in Stücke gerissen, oder? Nicht so schnell. Es könnte einen Weg geben, Menschen aus diesen himmlischen Todesfallen zu retten, zumindest nach einer spekulativen neuen Theorie.
Nach dieser Theorie kann es eine Möglichkeit geben, zwei Schwarze Löcher zu verwickeln. (Quantenverschränkung ist der seltsame Effekt, der normalerweise nur auf winzigen subatomaren Skalen zu sehen ist, bei denen zwei Teilchen oder Objekte über weite Entfernungen untrennbar miteinander verbunden sind.) Niemand hat es jemals geschafft, Objekte zu verwickeln, die mit bloßem Auge sichtbar sind, aber angenommen, dass dies der Fall ist Um zwei Objekte so massiv wie schwarze Löcher zu verwickeln, können sie möglicherweise verwendet werden, um sich sofort zwischen zwei Orten zu teleportieren. In diesem Fall kann es eine Möglichkeit geben, Sie herauszuholen, wenn Sie versehentlich in ein Schwarzes Loch gefallen sind - allerdings zu einem anderen Zeitpunkt und an einem anderen Ort.
Das Drehen von Schwarzen Löchern kann zu sanften Hyperschallfahrten führen
Schnallen Sie sich an, setzen Sie Ihre geräuschunterdrückenden Kopfhörer auf und entspannen Sie sich - Sie springen gleich in ein sich drehendes Schwarzes Loch. Sicher, es besteht eine sehr große Chance, dass Sie in Stücke gerissen und nie wieder gesehen werden, aber zumindest einige Physiker glauben, dass das Betreten eines sich drehenden Schwarzen Lochs tatsächlich eine ganz andere Erfahrung sein könnte. In der Tat können sich drehende Schwarze Löcher eher wie sanfte Zeitportale sein.
Nehmen wir an, dass Wurmlöcher existieren und dass schwarze Löcher der Weg in sie sind. Bestimmte Arten von supermassiven Schwarzen Löchern, wie der sanfte Riese im Herzen unserer Galaxie, drehen sich nicht sehr stark. Und neue Berechnungen deuten darauf hin, dass das Fahren in ein solches Schwarzes Loch nicht einmal zu einer holprigen Fahrt führen würde, da seine langsame Rotation ein vernachlässigbares Schrumpfen und Dehnen bedeuten würde und innerhalb des Spannungsbereichs liegen würde, den ein Raumschiff bewältigen könnte.
